功率放大器赋能：压电双晶片动力学研究的突破之旅

功率放大器在压电双晶片动力学研究中扮演着至关重要的角色，它如同整个实验系统的“能量心脏”，负责为压电双晶片提供精准、稳定且充足的高压驱动信号，从而确保动力学特性研究的准确性与可靠性。

一、压电双晶片动力学研究与功率放大器的核心作用

压电双晶片由两片压电陶瓷片粘合在金属基片两侧构成，基于逆压电效应，在施加交变电压时会发生弯曲振动，从而将电能转换为机械能。动力学研究旨在分析其振动模态、幅频特性、响应时间及迟滞非线性等动态行为。

功率放大器在此过程中发挥着不可或缺的关键作用：

提供高压驱动信号：压电双晶片通常需要数十至上百伏的驱动电压才能产生有效的振动位移。功率放大器将信号发生器或控制卡产生的低压控制信号，无失真地放大至所需的高压信号。

确保波形精确复现与信号纯净：动力学研究要求驱动信号的频率、幅值和波形（正弦波、方波等）高度精确。高性能功率放大器具备高带宽、低压摆率和低谐波失真特性，能忠实还原波形细节，避免引入额外非线性。

图：压电双晶片动力学特性试验研究

二、功率放大器在典型动力学实验中的应用案例

1.轴向预压缩压电双晶片动力学特性测试

实验目的：研究不同轴向预紧力对压电双晶片静态挠度、模态频率及瞬态响应的影响，以提升其输出位移和输出力。

实验过程与发现：

静态特性：通过功率放大器施加不同电压（0-100V）和轴向力，用激光位移传感器测量梁的最大挠度，发现增大轴向预紧力能显著提高双晶片的位移输出能力。

模态测试：利用功率放大器驱动双晶片进行扫频振动，激光测振仪记录幅频特性曲线。结果表明，大轴向力下双晶片仍保持高带宽与快速响应（毫秒级）的优势。

图：ATA-2032高压放大器指标参数

2.多片压电双晶片并联驱动器的性能测试

实验目的：研究多片双晶片并联以提升输出力和位移的特性，用于微型无人机自适应控制。

实验过程与发现：

利用功率放大器和频谱分析仪测试并联驱动器在空载和带载下的静态特性与动态特性，比较了不同负载下单片与双片并联驱动器的驱动能力。实验表明，该并联驱动器既能实现位移放大，又能通过并联补偿输出力，为新型驱动器设计提供了思路。

图：ATA-2000系列高压放大器指标参数

功率放大器在压电双晶片动力学研究中远不止一个简单的“功率放大”单元，它是贯通电学激励与力学响应的精密桥梁，是探索双晶片动态性能、实现精密控制与补偿的核心驱动引擎。其输出的精度、稳定性和功率能力，直接决定了动力学特性表征的准确度与控制策略的有效性。

审核编辑 黄宇